【前沿】日本科學家用回收稻殼創造首臺硅量子點LED燈

碾米從稻殼中分離出來，每年在全球范圍內產生約1億噸稻殼廢料。日本科學家利用回收稻殼創造了首臺硅量子點LED燈，其以一種低成本、環保的方式將農業廢棄物轉化為最先進的發光二極管。研究成果近日發表在美國化學學會期刊《ACS可持續化學與工程》上。

該研究的主要作者、日本廣島大學自然科學基礎研究與開發中心化學教授齋藤健一說：“由于典型的量子點通常涉及有毒物質，如鎘、鉛或其他重金屬，在使用納米材料時，環境問題經常被考慮。我們提出的量子點工藝和制造方法將這些擔憂降至最低。”

研究團隊使用碾磨、熱處理和化學蝕刻相結合的方法來處理稻殼二氧化硅：首先，他們碾磨稻殼，并通過燃燒碾磨的稻殼中的有機化合物來提取二氧化硅粉末;其次，他們將生成的二氧化硅粉末在電爐中加熱，通過還原反應獲得硅粉;第三，經過化學蝕刻進一步得到3納米的純化硅粉;最后，對其表面進行化學功能化處理，使其具有較高的化學穩定性和在溶劑中的分散性，用3納米的納米晶顆粒制備了發光在橙紅色范圍內的硅量子點，發光效率超過20%。

研究團隊開發的化學合成方法使他們能夠評估硅量子點LED的光學和光電性能，包括二氧化硅、硅粉和硅量子點的結構、合成產量和性能。該團隊的下一步工作包括在硅量子點和LED中開發出更高的發光效率。他們還將探索生產除了橙紅色以外的硅量子點LED的可能性。

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